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3.2双曲线 同步讲义(含答案)新教材人教A版2019高中数学选择性必修第一册

1、3.2双曲线知识梳理1、双曲线的定义平面内与两个定点F1,F2(|F1F2|2c0)的距离差的绝对值等于常数(小于|F1F2|且大于零)的点的轨迹叫双曲线.这两个定点叫双曲线的焦点,两焦点间的距离叫焦距.其数学表达式:集合PM|MF1|MF2|2a,|F1F2|2c,其中a,c为常数且a0,c0:(1)若ac,则集合P为空集.2、双曲线的标准方程和几何性质标准方程1(a0,b0)1(a0,b0)图形性质范围xa或xa,yRxR,ya或ya对称性对称轴:坐标轴;对称中心:原点顶点A1(a,0),A2(a,0)A1(0,a),A2(0,a)渐近线yxyx离心率e,e(1,)实虚轴线段A1A2叫做双

2、曲线的实轴,它的长度|A1A2|2a;线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长度|B1B2|2b;a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长a,b,c的关系c2a2b23、注意:(1)过双曲线的一个焦点且与实轴垂直的弦的长为.(2)离心率e(3)等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于.知识典例题型一 轨迹问题例1到两定点的距离之差的绝对值等于6的点的轨迹为()A椭圆B两条射线C双曲线D线段【答案】B【解析】【分析】由题意直接得轨迹为两条射线【详解】到两定点F1(3,0)、F2(3,0)的距离之差的绝对值等于6,而|F1F2|6,满足条件的点的轨迹为两条射线故选B巩固练习已知点,动圆与直线切于点

3、,过与圆相切的两直线(非坐标轴)相交于点,则点的轨迹方程为()ABCD【答案】A【解析】【分析】先由题意画出图形,可见C是PMN的内切圆,则由切线长定理得|MA|=|MB|、|ND|=|NB|、|PA|=|PD|;此时求|PM|PN|可得定值,即满足双曲线的定义;然后求出a、b,写出方程即可(要注意x的取值范围)【详解】由题意画图如下可得|MA|=|MB|=4,|ND|=|NB|=2,且|PA|=|PD|,那么|PM|PN|=(|PA|+|MA|)(|PD|+|ND|)=|MA|ND|=42=2|MN|,所以点P的轨迹为双曲线的右支(右顶点除外),当如下图时,则|PN|PM|=(|PB|-|N

4、B|)(|PA|-|AM|)=|MA|NB|=42=2|MN|,又2a=2,c=3,则a=1,b2=91=8,所以点P的轨迹方程为故选A题型二 双曲线标准方程例 2顶点间的距离为6,渐近线方程为的双曲线的标准方程为_.【答案】或.【解析】【分析】先确定a的值,再分类讨论,求出b的值,即可得到双曲线的标准方程【详解】由题意2a=6,a=3当焦点在x轴上时,双曲线的渐近线方程为,方程为;当焦点在y轴上时,双曲线的渐近线方程为,方程为故双曲线的标准方程为:或.巩固练习已知双曲线过点,且渐近线方程为,则该双曲线的标准方程为_.【答案】【解析】【分析】【详解】依题意,设所求的双曲线的方程为.点为该双曲线

5、上的点,.该双曲线的方程为:,即.故本题正确答案是.题型三双曲线的概念及应用例 3已知双曲线的左右焦点分别是,点是的右支上的一点(不是顶点),过作的角平分线的垂线,垂足是,是原点,则( )A随点变化而变化B2C4D5【答案】C【解析】【分析】根据题意作出图形,由几何知识可知,即可求出【详解】如图所示:延长F2M交PF1于D由几何知识可知,垂直平分,而,所以故选:C巩固练习已知定点是圆上任意一点,点关于点的对称点为,线段的中垂线与直线相交于点,则点的轨迹方程是( )ABCD【答案】B【解析】【分析】由是圆上任意一点,可得,为的中点可求,结合垂直平分线的性质可得,从而可得为定值,由双曲线的定义即可

6、得结果.【详解】如图,当点在轴左侧时,连接,则,所以结合为线段的垂直平分线,可得,所以同理,当点在轴右侧时,故点的轨迹是双曲线,其方程为故选:B题型四渐近线问题例 4设双曲线经过点,且与具有相同渐近线,则的方程为_;渐近线方程为_【答案】 【解析】【分析】设双曲线的方程为,将点代入即可求出双曲线方程,再求出渐近线方程;【详解】解:设双曲线的方程为,将点代入上式,得,的方程为,其渐近线方程为故答案为:;巩固练习已知双曲线的两条渐近线的夹角为60,则其离心率为 【答案】2或【解析】试题分析:将焦点在x轴时当焦点在y轴时题型五离心率例 5已知为双曲线的一个焦点,为双曲线虚轴的一个端点,以坐标原点为圆

7、心,半焦距为直径的圆恰与直线相切,则双曲线的离心率为( ).ABCD2【答案】A【解析】【分析】求出直线的方程,利用点到线的距离公式,得到、的方程,即可求出离心率【详解】由题意,设,则直线的方程为:,因为以坐标原点为圆心,半焦距为直径的圆恰与直线相切,故原点到直线的距离为,即两边同时平方得故答案为巩固练习设F为双曲线C:(a0,b0)的右焦点,O为坐标原点,以OF为直径的圆与圆x2+y2=a2交于P、Q两点若|PQ|=|OF|,则C的离心率为ABC2D【答案】A【解析】【分析】准确画图,由图形对称性得出P点坐标,代入圆的方程得到c与a关系,可求双曲线的离心率【详解】设与轴交于点,由对称性可知轴

8、,又,为以为直径的圆的半径,为圆心,又点在圆上,即,故选A题型六焦点三角形例 6设和为双曲线的两个焦点,若,是正三角形的三个顶点,则双曲线的离心率为( )A2BCD3【答案】A【解析】试题分析:如图,巩固练习设,是双曲线()的左、右焦点,是坐标原点过作的一条渐近线的垂线,垂足为若,则的离心率为ABCD【答案】B【解析】【分析】【详解】分析:由双曲线性质得到,然后在和在中利用余弦定理可得详解:由题可知在中,在中,题型七直线与双曲线例 7 若直线与双曲线的右支交于不同的两点,则的取值范围是ABCD【答案】D【解析】【分析】由直线与双曲线联立得(1k2)x24kx100,由结合韦达定理可得解.【详解

9、】解析:把ykx2代入x2y26,得x2(kx2)26,化简得(1k2)x24kx100,由题意知即解得k1.巩固练习设A,B分别为双曲线 (a0,b0)的左、右顶点,双曲线的实轴长为4,焦点到渐近线的距离为.(1)求双曲线的方程;(2)已知直线yx2与双曲线的右支交于M,N两点,且在双曲线的右支上存在点D,使,求t的值及点D的坐标【答案】(1);(2)t4,点D的坐标为(4,3).【解析】【分析】(1)由双曲线的实轴长得a的值,再由焦点到渐近线的距离可得,解方程可得双曲线的方程;(2)设点M(x1,y1),N(x2,y2),D(x0,y0),由向量坐标化可得:x1x2tx0,y1y2ty0,

10、再由直线与双曲线联立得x216x840,结合坐标关系利用韦达定理即可求解.【详解】(1)由题意知a2.一条渐近线为yx,即bx2y0.又c2a2b212b2,解得b23.双曲线的方程为.(2)设点M(x1,y1),N(x2,y2),D(x0,y0),则x1x2tx0,y1y2ty0.将直线方程代入双曲线方程得x216x840.则x1x216,y1y212.由,得(16,12)(4t,3t)t4,点D的坐标为(4,3)题型八数形结合法例 8 若双曲线与直线有交点,则其离心率的取值范围是( )ABCD【答案】C【解析】【分析】求出双曲线的一条渐近线方程,让它的斜率比的斜率大,找到的关系,再求离心率

11、的范围.【详解】双曲线的焦点在轴,一条渐近线方程为,这条渐近线比直线的斜率大,即,故选:C.巩固练习若直线与双曲线的左、右两支各有一个交点,则实数的取值范围是( )ABCD【答案】D【解析】【分析】根据直线与双曲线渐近线平行时,直线与双曲线的左支或右支只有一个交点,然后由直线与双曲线的左、右两支各有一个交点利用数形结合法求解.【详解】当直线与双曲线的渐近线平行时,此时直线与双曲线的左支或右支只有一个交点,如图所示:因为直线与双曲线的左、右两支各有一个交点,所以的取值范围为,故选:D.题型九极限法例 9 已知点是双曲线的左焦点,点是该双曲线的右顶点,过作垂直于轴的直线与双曲线交于、两点,若是锐角

12、三角形,则该双曲线的离心率的取值范围是( )ABCD【答案】B【解析】【分析】确定,在直角中得到,即,计算得到答案.【详解】若是锐角三角形,则在直角中,即,所以得,又,所以故选:巩固提升1、已知方程表示双曲线,则的取值范围是( )ABCD【答案】A【解析】【分析】根据方程表示双曲线,列出不等式,即可求解.【详解】由题意,方程表示双曲线,则满足,即,解得,即的取值范围是.故选:A.2、已知,则动点的轨迹是()A一条射线B双曲线右支C双曲线D双曲线左支【答案】A【解析】【分析】根据可得动点的轨迹.【详解】因为,故动点的轨迹是一条射线,其方程为:,故选A.3、若实数满足,则曲线与曲线的( )A离心率

13、相等B虚半轴长相等C实半轴长相等D焦距相等【答案】D【解析】【分析】【详解】,则,双曲线的实半轴长为,虚半轴长为,焦距为,离心率为,双曲线的实半轴长为,虚半轴长为,焦距为,离心率为,因此,两双曲线的焦距相等,故选D.4、若直线y2x与双曲线 (a0,b0)有公共点,则双曲线的离心率的取值范围为()A(1,)B(,)C(1, D,)【答案】B【解析】【分析】求得双曲线的渐近线方程,由双曲线与直线有交点,应有渐近线的斜率 ,再由离心率可得结论.【详解】双曲线的两条渐近线中斜率为正的渐近线为,由双曲线与直线有交点知,应有,故,故选B.5、已知是双曲线的右焦点,是双曲线左支上的一点,且点的坐标为,则的

14、周长最小为_,此时其面积为_【答案】 【解析】【分析】作出图形,由双曲线的定义可得,再由、三点共线可求得周长的最小值;求得直线的方程,将该直线的方程与双曲线的方程,求得点的坐标,由此可求得的面积.【详解】设双曲线的左焦点为,由双曲线方程可知,故、.当点在双曲线左支上运动时,由双曲线定义知,所以,从而的周长为因为为定值,所以当最小时,的周长最小由图可知,此时点为线段与双曲线的交点,则的周长为由题意可知直线的方程为由消去,得,解得或(舍去),所以故答案为:;.6、已知双曲线C:的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点若,则C的离心率为_【答案】2.【解析】【分析

15、】通过向量关系得到和,得到,结合双曲线的渐近线可得从而由可求离心率.【详解】如图,由得又得OA是三角形的中位线,即由,得则有,又OA与OB都是渐近线,得又,得又渐近线OB的斜率为,所以该双曲线的离心率为7、若关于x,y的方程表示的是曲线C,给出下列四个命题:若C为椭圆,则1t4或t4或t1,所以正确对于,当时,该曲线方程为,表示圆,所以不正确对于,若C表示椭圆,且长轴在x轴上,则,解得,所以不正确综上只有正确答案:8、已知分别是双曲线的左右焦点,点是双曲线上异于双曲线顶点的一点,且向量,则下列结论正确的是( )A双曲线的渐近线方程为B以为直径的圆的方程为C到双曲线的一条渐近线的距离为1D的面积

16、为1【答案】ACD【解析】【分析】求出双曲线C渐近线方程,焦点,的面积即可判断.【详解】A.代入双曲线渐近线方程得,正确.B.由题意得,则以为直径的圆的方程不是,错误.C.,渐近线方程为,距离为1,正确.D. 由题意得,设,根据,解得,则的面积为1.正确.故选:ACD.9、在平面直角坐标系中,若双曲线的右焦点到一条渐近线的距离为,则其离心率的值是_【答案】2【解析】分析:先确定双曲线的焦点到渐近线的距离,再根据条件求离心率.详解:因为双曲线的焦点到渐近线即的距离为所以,因此10、已知双曲线C:的焦距为4,且过点(1)求双曲线方程和其渐近线方程;(2)若直线与双曲线C有且只有一个公共点,求实数的取值范围【答案】(1) 双曲线方程为,其渐近线方程为;(2)或【解析】【分析】(1) 由题意得 ,解方程组即得双曲线的方程,再写出其渐近线方程.(2) 由 ,得(3k2)x24kx70得 ,解之即得实数的值,再利用数形结合分析得到实数k的取值范围.【详解】(1)由题意得 ,解得双曲线方程为,其渐近线方程为.(2)由 ,得(3k2)x24kx70.由题意得 ,k27,k .当3k2=0时,直线l与双曲线C的渐近线平行,即时,直线l与双曲线C只有一个公共点,或.